Buizenversterkers
ultra Lineaire schakeling met beam tetrodes
Ultra lineair

Ik wou eens een ultra lineaire schakeling testen met beam tetrodes, nu dat ik goede transformatoren heb met UL aansluitingen op 25%. Het is een testschakeling met samengeraapte componenten en het is niet zeker dat ik een definitieve versterker met een dergelijke combinatie zou bouwen.
-

-

Ultra linear verhoudingen

Als je een ultra lineaire schakeling wilt bouwen, begin je met de transfo, want die bepaalt uiteindelijk hoe de schakeling eruit zal zien. De outputtransformator heeft de volgende eigenschappen: vermogen: 40W, primaire impedantie 4kΩ (a-a), UL aftakking op 25%. De voedingstransfo geeft een secundaire spanning van 210V, goed voor ongeveer 290V anodespanning. Voor de gloeidraden gebruik ik een (goed afgeschermde) electronische voeding voor de halogeenverlichting 12V. Indien de ingangen en uitgangen filters hebben valt de storing mee.

Veel van de moderne UL transformatoren hebben een aftakking op 35%, wat ze eigenlijk voor geen enkele buistype geschikt maakt: tetrodes hebben een aftakking op 20% nodig en pentodes op 43%. Met een andere waarde hebben we niet te maken met een ultra lineaire schakeling, hoogstens met een distributed loading die niet de voordelen van een lagere vervorming biedt. Maar de fabrikanten zijn niet geďnteresseerd in de kwaliteit van de gebouwde versterker: 35% is een compromis-waarde die goed voor iedereen zou moeten zijn, maar zo werkt de UL schakeling niet (zie grafiek op de pagina).

In de Verenigde Staten wordt de ultra lineair schakeling gebruikt met beam tetrodes, in Europa met pentodes (EL34). Deze schakeling is vooral bedoelt om na te gaan hoe goed een europese versterker zou klinken met beam tetrodes. Ik beschik over een aantal EL504 die ik hiervoor kan gebruiken.

Sterkere drive

Eerdere metingen hadden al aangewezen dat de eindtrappen minder gevoelig zouden zijn (= hogere driverspanningen nodig) omdat
  1. De ultra lineair schakeling is op zich al een lokale tegenkoppeling,
  2. De schermroosters staan op een hogere spanning, waardoor de stuurroosterspanning negatiever moet zijn (grotere sweep nodig)
  3. De EL504 heeft op zich al een sterke drive nodig
Daarbij komt nog dat een aantal eindbuizen niet geschikt zijn voor een werking in UL-modus vanwege de te hoge spanning op het schermrooster. De EL504 wordt normaal gebruikt met een schermroosterspanning van 170V. Hier bedraagt de hoogspanning 290V maar gelukkig wordt de maximale schermroosterspanning (piekspanning) niet veel hoger omdat de aftakking op 25% is en de hoogspanning zakt als de versterker vermogen moet leveren.

Bespreking van de schakeling

De versterker is dus een williamson geworden met een paar ECC83 als voorversterker en cathodyne fasedraaier, een paar ECC82 als drivertrap in een long tail configuratie en dan 4 EL504 als eindtrap.

Door de hoge schermroosterspanning (gelijk aan de anodespanning) moet de stuurroosterspanning zeer negatief zijn (ongeveer -40V). In de schakeling heb ik geen individuele regeling voorzien per buis, waardoor de gemiddelde cathodestroom op 10mA ingesteld moet worden zodat geen enkele buis afgeknepen is. De gemiddelde dissipatie in rust is 3W, en dit is een zeer goede waarde.

De diode op de voedingslijn tussen de eindtrap en drivertrap dient om de invloed van de spanningsvariaties tegen te houden, zodat de voortrap en drivertrap niet verstoord wordt. De totale stroom gaat immers van 50mA in rust tot 310mA op vol vermogen.

De hoogspanning is daardoor niet stabiel en het werkpunt verschuift sterk op hoog vermogen. In feite had de ruststroom minstens 35mA moeten bedragen om geen overbamevervorming te hebben op hoog vermogen.

Automatische stuurrooster voorspanning

Ik heb daar in de plaats een automatisch corrigerende negatieve polarisatiespanning voor de stuurroosters voorzien. De hoogspanning wordt gemeten en de negatieve polarisatiespanning wordt dan begrensd door de transistor. Door de condensator van 0.1µ loopt er een stroom die gelijkgericht en gefilterd wordt. De transistor beperkt de negatieve spanning. De transistor gaat meer in geleiding als de hoogspanning zakt, zodat de voorspanning minder negetief wordt en het maximaal vermogen van de versterker gehandhaaft wordt.

De negatieve spanning bedraagt -40V als de hoogspanning 290V bedraagt. Als de versterker op maximale vermogen werkt (anodespanning = 235V) dan zakt de negatieve roostervoorspanning naar -33V.

Ik test altijd mijn versterkers door de hoogspanning te leveren via een variac. Als de regeling goed werkt, dan levert de versterker een identiek vermogen met een voedingsspanning die minstens van -25% tot +15% gaat. Hier lukte dat niet zo goed wegens de relatief lage hoogspanning, waardoor de versterker tegen de clippinggrens aanliep bij een verlaagde hoogspanning.

Meting van de vervorming

De versterker klinkt goed en heeft een krachtige klank met een zeer lage vervorming. Het vermogen dat de versterker kan leveren is echter beperkt door de lage hoogspanning (ongeveer 20W).

Op gemiddeld vermogen ontstaan de meeste vervormingen niet in de eindtrap, maar in de drivertrap. Het is pas als de eindtrappen gaan vervormen door de te lage anodespanning dat de meeste vervorming in de eindtrappen ontstaat.

Om de vervorming te meten per trap moet de algemene tegenkoppeling uitgeschakeld worden. De tegenkoppeling kan er immers voor zorgen dat bijvoorbeeld de drivertrap een vervormd signaal levert om de vervorming in de eindtrap te compenseren.

Meting van de totale vervorming (THD) bij een vermogen van 11W (uitgeschakelde tegenkoppeling)
IngangNa voorversterkerNa cathodyneNa driverAnode eindtrapLuidsprekeruitgang
0.01%0.4%0.5%2.5%10%12%
40mV2V1.8V16V150V9.3V
Een vervorming van 10% werd als normaal aangezien in het buizentijdperk (jaren 1950).
Bij het terug inschakelen van de tegenkoppeling zakt de vervorming naar 0.5% op de luidsprekeruitgang.
Dit is een versterker die niet geoptimaliseerd is. Een vervorming van 0.5% is tegenwoordig een hoge vervorming.

Publicités - Reklame

-